Монокристалів інститут Науково-технологічний комплекс НАНУ

«МОНОКРИСТА́ЛІВ ІН­СТИТУ́Т» Науково-технологічний комплекс НАНУ (НТК «І. м.») — провід­ний науковий центр, у якому проводять між­дисциплінарні дослідже­н­ня у багатьох пріоритетних напрямах сучасного матеріало­знавства, фізики, хімії, біо­логії та медицини. Засн. 1955 як Харків. філія ВНДІ хім. ре­активів (Москва) під керівництвом М. Семененка. 1961 її пере­творено у ВНДІ монокри­сталів, сцинтиляц. матеріалів і особливо чистих хім. речовин Міністерства хім. промисловості СРСР. Першим дир. став В. Ізвеков (до 1970). У 1975 на базі Ін­ституту та його дослід. заводу створ. НВО «Монокри­сталре­актив», до якого також уві­йшов Харків. завод хім. ре­активів (засн. 1934). На цей час Обʼ­єдн. вже було провід. наук. установою в СРСР за своїм наук. напрямом. Учені НВО освоїли технології виробництва широкої гами сцинтиляц. і електрооптич. кри­сталів, пластмас. і рідких сцинтиляторів, люмінесцент. рідин для дефекто­скопії, рідких кри­сталів для термо­графії та ін. Активно роз­вивалися фундам. дослідж. з ви­вче­н­ня механізмів впливу іонізуючого ви­промінюва­н­ня на матеріали, що створювалися, фізики та хімії кри­сталів. Роз­роблені тоді технології широко впроваджували на пром. під­приємствах СРСР. Від 1991 — у під­порядкуван­ні НАНУ, від 1995 — Наук.-технол. концерн «І. м.», від 2002 — НТК «І. м.». Ген. дир. до 1985 працював С. Ковальов, 1985–96 та 2002–11 — академік НАНУ В. Семиноженко (від 1996 — наук. кер. і голова ради дир., водночас від 2002 — президент Технопарку «І. м.»), 1996–2002 — академік НАНУ Б. Гриньов, 2011–14 — О. Шишкін, від 2014 — В. Чебанов. Нині у структурі — Ін­ститути монокри­­сталів (2002–14 дир. був академік НАНУ В. Пузіков, від 2015 — І. Притула) і сцинтиляц. матеріалів (від 2002 — Б. Гриньов); Від­діл. хімії функціонал. матеріалів (кер. — В. Чебанов), Наук.-тех. центр імунобіо­технології (С. Міхалал), НДІ мікро­приладів (О. Радкевич) і З-д хім. ре­активів (Т. Він­ніченко). Осн. напрями наук. діяльності: процеси росту кри­сталів; нові кри­сталічні середовища; фіз.-хім. властивості оптич. монокри­сталів і наносистем; теорія неліній. явищ, транс­порту та структуро­утворень у конденсов. стані речовини; матеріало­знавство сцинтиляц. та люмінесцент. середо­вищ; технології і нанотехнології отрима­н­ня сцинтиляц. детекторів, створе­н­ня при­строїв на їхній основі; взаємодія ви­промінюва­н­ня з речовиною; хімія і технологія фото­актив. орган. сполук, рідкокри­сталіч. матеріалів та їхніх компонентів; аналіт. хімія та структурні дослідж. функціонал. матеріалів; хімія і технологія матеріалів фармацевт. і мед.-біол. при­значе­н­ня та фізіологічно актив. сполук; мікро-, нано- і опто­електрон­ні структури для створе­н­ня інтеграл. схем та мікро­електрон. приладів спец. при­значе­н­ня; мікросхеми, прилади лазер. техніки та опто­електроніки; імуноферментні тест-систе­ми для діагностики хвороб людини та тварин на основі досягнень сучас. біо­технології. Сцинтилятори, які тут роз­роблені, використовували під час польотів на Місяць і Марс, вони забезпечували мʼяку посадку обʼєктів, що поверталися з космосу. З викори­ста­н­ням спектрометра з детектором йодиду натрію, активованого талієм, установленого на 3-му штуч. супутнику Землі, від­крито радіац. пояс Землі. За допомогою каротаж. установок з такими детекторами геологи виявили великі запаси нафти в регіоні Тайшет–Туймуза (РФ). Пластмас. сцинтиляторами оснастили штуч. супутник «Протон», комплектували установки з ви­вче­н­ня широких атмо­сфер. злив. Учені НТК «І. м.» вирішили про­блему створе­н­ня сцинтиляц. детекторів нового поколі­н­ня для жорстких умов екс­плуатації; роз­робили теорії радіолізу та вторин. радіац. процесів, еволюції точк. і ліній. дефектів у лужно-галоїд. кри­сталах, сцинтиляц. від­гуку ді­електр. кри­сталів на іонізуюче ви­промінюва­н­ня; здійснили ком­плексне моделюва­н­ня процесу реєстрації іонізуючого ви­промінюва­н­ня, дослідили радіац.-стимульов. процеси у ді­електр. детекторах і пере­творювачах зі структурою A^IB^VII иABX₃; від­крили та ви­вчили універсал. закономірності для дис­персії світлозбира­н­ня в сцинтиляц. детекторах з регуляр. променевою динамікою; створили на основі нових напів­провід­ник. сцинтиляц. монокри­сталів A^IIB^VI дозиметри «сцинтиля­тор–фотодіод». Сцинтиляц. детектори ZnSe(Te, O), які вони вперше отримали, за­стосовували в швидкодіючих рентґенів. інтро­­скопах, томо­графах, дозиметрах β- та γ-радіації з великим дозовим навантаже­н­ням. Як «швидкі» сцинтилятори за­пропоновані та досліджені монокри­стали KMgF₃(Ce), кри­стали алюмінату лютецію, силікатів лютецію і гадолінію. На їхній основі роз­роблено активні до­гляд. системи, створ. комплекси для контролю за пере­міще­н­ням радіо­актив. матеріалів і речовин та митного кон­тролю вантажів і автомобілів. У НТК «І. м.» отримано високо­ефективні сцинтиляц. кри­стали CsI(CO₃), сцинтиляц. матеріал для детектува­н­ня нейтрино й нейтронів на основі фториду літію, активованого оксидами полівалент. металів, сцинтиляц. кри­стали для детектува­н­ня тепл. нейтронів у змішаних n/γ полях на основі склад. лужних і рідкісноземел. боратів, детектори на основі монокри­сталів йодиду літію й літій-фосфат. скла, пористі сцинтилятори для детектува­н­ня Sr-90 і актинідів у поверх­невих водах; досліджено механізми радіац. по­шкоджень сцинтиляц. монокри­сталів, закономірності накопиче­н­ня центрів забарвле­н­ня і запаса­н­ня енергії в опромінених ді­електр. пере­творювачах ви­промінюва­н­ня. Роз­роблено технологію отрима­н­ня пластмас. сцинтиляторів методом блок. полімеризації масою до 1 т з високою обʼєм. про­зорістю (4 м), низькими внутр. напруже­н­нями та високою структур. досконалістю і світл. виходом. Унікально висока про­зорість цих сцинтиляторів до влас. ви­промінюва­н­ня до­зволяє використовувати їх у великомас­штаб. детекторах для спектрометрії часток великих енергій. Пластмас. сцинтилятори, роз­роблені фахівцями комплексу, входять до складу найбільших нині дослід. установок з фізики високих енергій та елементар. часток, зокрема CDF («Fermilab», США), OPERA, CMS і LHCb (CERN, Швейцарія). Створ. унікал. технології та обладна­н­ня для автоматизов. вирощува­н­ня і обробле­н­ня великогабарит. лужно-галоїд. монокри­сталів високої структур. досконалості; роз­роблено технологію високотемператур. деформації цих кри­сталів в обмеженому обʼємі, що до­зволило Україні зайняти провід­ні позиції серед світ. виробників детекторів для мед. томогр. гамма-камер. У НТК «І. м.» роз­роблено нову технологію швидкіс. вирощува­н­ня великогабарит. нелінійно-оптич. монокри­сталів KDP і DKDP, які використовують у надпотуж. лазер. системах, зокрема в установках керов. термоядер. синтезу. За­пропоновано нові типи комбінов. нелінійно-оптич. кри­сталів — гетероген­ні кри­стали фосфатів з інкорпоров. молекулами амінокислот (L-arginine) та наночастинками TiO₂; на основі кри­сталів твердих роз­чинів КDP/АDP роз­роблено нові сцинтилятори для селектив. реєстрації нейтронів у змішаних (n,γ)-полях; для виробництва високоефектив. електролюмінесцент. джерел світла створ. технологію вирощува­н­ня сапфіру методом горизонт. спрямов. кри­сталізації (ГСК) у від­нов. газовому середовищі; освоєно випуск сапфіру роз­мірами 200 × 300 × 30 мм³, проводять пер­спективні роз­робки технології вирощува­н­ня кри­сталів надвеликих роз­мірів 350 × 500 × 30 мм³. Виготовлено перші вітчизн. зразки про­зорої броні на основі кри­сталіч. пластин з сапфіру для захисту від сучас. стрілец. зброї; роз­роблено технологію вирощува­н­ня лазер. кри­сталів Ti:сапфіру методом ГСК з градієнт. допува­н­ням шихти; створ. технол. цикл вирощува­н­ня профільов. монокри­сталів сапфіру за методом Степанова для виготовле­н­ня виробів широкого спектра при­значе­н­ня: мед. імплантатів, зокрема й склад. кон­струкції типу пар тертя, трубок круглого, квадрат., еліпсоїд. та ін. пере­тинів, стрічок, призм, профілів Н- і U-типу, стрижнів. Показано можливість вирощува­н­ня великогабарит. лазер. кри­сталів групи А^ІІB^VІ із роз­плаву методом Бриджмена для виготовле­н­ня елементів силової ІЧ оптики, напів­провід­ник. детекторів γ-ви­промінюва­н­ня, актив. лазер. елементів і пасив. модуляторів добротності лазерів ближ. і серед. ІЧ діапазону; роз­роблено технол. процес вирощува­н­ня кри­сталів твердих роз­чинів ZnSe:Cr²⁺, Zn_1-xMn_xSe:Fe²⁺, Zn_1-xMn_xSe:Cr²⁺, Cd_1-xMn_xTe:Fe²⁺, CdSe_xTe_1-x:Cr²⁺, ZnS_1-xSe_x:Cr²⁺. Створ. монокри­стали склад. гранатів для оптич. запису інформації, сегнето- та пʼєзо­електр. окси­дні кри­стали зі структурою перовскіту для електро- та акустооптики, реєстрації ІЧ ви­промінюва­н­ня; ви­вчено фіз.-технол. умови одержа­н­ня оптич. нанокераміки Y₃A_l5O₁₂:Nd³⁺,Yb³⁺,Cr⁴⁺, Y₂O₃:Eu³⁺, Lu₂O₃:Eu³⁺ з порошків тугоплав. оксидів; оптимізовано гранулометр. склад нанопорошків для виробництва високо­про­зорої кераміки лазер. якості. У галузі нанотехнологій і низькорозмір. структур фахівцями досліджено процеси структуро­утворе­н­ня та оптичні параметри наношарів і мультимолекуляр. плівок Ленгмюра–Блоджетт орган. люмінофорів, гетеродимерів ціанін. барвників, полімерів, фулеренів. Ви­вчено процес формува­н­ня ансамблів нанокри­сталів напів­провід­ників PbS, CdS, ZnS, металів Au, Pt, Pd та оксидів рідкісноземельних елементів на поверх­ні нанотемплат із монодис­перс. сферич. ядер SiO₂. Встановлено факт упорядкованості центрів зародко­утворе­н­ня нанокри­сталів на нанотемплатах, що свідчить про наявність процесів самоорганізації у формуван­ні гетеронано­структур. Уперше створ. клас спец. люмінесцент. міток, які надійно фіксуються на цитоплазмат. мем­­брані стовбур. клітин. Роз­роблено методи синтезу та проведено комплексне дослідж. фіз.-хім. властивостей і біол. активності широкого асортименту нанодис­перс. матеріалів різної будови та хім. складу (неорган. нанокри­стали, орган. нанокластери, гібридні нанокластери тощо). Спільно з ученими у галузі медицини виявлена можливість викори­ста­н­ня наночастинок зі спец. властивостями для створе­н­ня новіт. аналогів фарм­препаратів і високоефектив. мед. технологій на їхній основі. У галузі орган. хімії та хім. технології на основі викори­ста­н­ня некласич. методів активації хім. процесів уперше зна­йдено багатокомпонентну гетероциклізацію, напрям якої змінюється під час пере­ходу від мех. пере­мішува­н­ня реакцій. суміші до уль­тра­звук. активації, що до­зволяє цільовим способом «пере­микати» взаємодію для селектив. отрима­н­ня різноманіт. гетероцикліч. систем. За­пропоновано вірогід. механізм та структури ключових інтермедіатів реакції. Синтет. модифікацією природ. сполук отримано принципово нові класи хірал. добавок — тритерпеноїди лупан. ряду — із високою закручувал. здатністю. За допомогою альтернатив. джерел енергії за­пропоновано методи отрима­н­ня мікронизов. лікар. суб­станцій з покращеними фармакол. властивостями. Роз­роблено нові високоефективні флуоресцентні барвники для клініч. діагностики, мед.-біол. і фармакол. дослідж. із під­вищеною водорозчин­ністю, яскравістю і фото­стабільністю та низькою схильністю до агрегації. За­пропоновано високочутливі методики ви­значе­н­ня валент. стану допантів та аніон. домішок у монокри­сталах і сировині для їх вирощува­н­ня із за­стосува­н­ням сучас. спектрал. й електрохім. методів та їхніх комбінацій. Доведено можливість одночас. ви­значе­н­ня Ti (III) і Ti (IV) у монокри­сталах Ti:сапфіру, що до­зволило оптимізувати технологію їхнього отрима­н­ня; роз­роблено метод спектрофотометр. ви­значе­н­ня заг. церію та церію (IV) у склад. лужноземельно-рідкісноземел. боратах Ca₃Y₂(BO₃)₄:Ce та Ca₃Gd₂(BO₃)₄:Ce; створено метод селектив. вилуче­н­ня та ви­значе­н­ня шкідливої домішки оксиду свинцю(II) у фториді свинцю(II) для забезпече­н­ня контролю якості сировини, що використовується для вирощува­н­ня сцинтиляц. монокри­сталів на основі свинцю. Роз­роблено нові шляхи отрима­н­ня ефектив. люмінесцент. наночасток — квант. точок — на основі CdSe з високим квант. виходом. За­пропоновано новий під­хід до ви­вче­н­ня поліморф. модифікацій молекуляр. кри­сталів на основі аналізу між­молекуляр. взаємодій і візуалізації результатів за допомогою енергетично-вектор. діа­грам. Від 1993 виходить ж. «Functional Materials». Науковцями НТК «І. м.» захищено понад 60 доктор. і 400 кандидат. дис., опубл. понад 2,5 тис. наук. статей, отримано бл. 1,8 тис. автор. свідоцтв СРСР і патентів України, РФ, США, Китаю, Великої Британії, Франції, Нідерландів, Японії, Швейцарії та ін. країн. 1992 група вчених отримала Держ. премію України в галузі науки і техніки за роз­робле­н­ня та впровадже­н­ня у виробництво люмінофорів та люмінесцент. матеріалів; 1996 — за роз­робле­н­ня та пром. освоє­н­ня технол. процесів автоматизов. вирощува­н­ня великогабарит. сцинтиляц. монокри­сталів; 2000 — за цикл робіт у галузі ядер. приладобудува­н­ня; 2003 — за роз­робле­н­ня технології отрима­н­ня монокри­сталів сапфіру; 2006 — за роз­робле­н­ня приладів і систем контролю, організацію їхнього пром. виробництва та впровадже­н­ня нових технологій радіац. без­пеки; 2007 — за роз­робле­н­ня та впровадже­н­ня високоефектив. технологій отрима­н­ня напів­провід­ник. кри­сталіч. матеріалів групи A^IIВ^VI і виробів на їх основі для приладобудува­н­ня; 2010 — за роз­робле­н­ня технологій та організацію вироб-в йод- і бромвміс. продуктів в Україні; 2012 — за ключові технології виробництва кремнієвих соняч. елементів і енергет. систем на їхній основі; 2015 — за роз­робле­н­ня сучас. технологій синтезу нанодис­перс. порошків для матеріалів і виробів кон­струкц., функціонал. і біо­мед. при­значе­н­ня. Результати дослідж. тричі від­значено імен. преміями НАНУ, двічі — премією РМ СРСР; 2014 — премією КМ України за роз­робле­н­ня і впровадже­н­ня у виробництво спектрометрів-теле­скопів з моніторингу зарядженої радіації високої енергії на навколозем. орбітах. 2016 кількість спів­роб. становила бл. 1 тис. осіб, з них 2 академік та 3 чл.-кор. (О. Гектін, Ю. Малюкін і О. Толмачов) НАНУ, 28 д-рів і 125 канд. наук. Серед ви­знач. учених — А. Бланк, М. Галунов, О. Гундер, О. Данько, С. Десенко, М. Дубовик, П. Жмурін, Б. Заславський, В. Іщук, В. Комар, М. Космина, Б. Красовицький, Л. Кутуля, Л. Литвинов, Л. Малкес, Ю. Цирлін, Е. Чайковський, В. Чергинець, Н. Ширан, В. Яновський.

Завантажити статтю